Octave已知电场与相对运动速度v,求电磁场变换后的E'和B'
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47. 电磁场的相对论变换
\(\mathbf{E}'_\perp = \gamma(\mathbf{E}_\perp+\mathbf{v}\times\mathbf{B}),\qquad \mathbf{B}'_\perp = \gamma\left(\mathbf{B}_\perp-\frac{\mathbf{v}\times\mathbf{E}}{c^2}\right)\)
核心公式:
电场和磁场不是独立的物理量:在不同惯性系间,它们按洛伦兹变换互相转化。
对纯电场情形(B = 0),S'系沿z以速度v运动时,垂直分量变为 E'⊥ = γE⊥,同时出现磁场 B' = −γ(v×E)/c²。
已知静止系电场与运动速度,即可求出运动系中的电磁场。
Octave计算方法
已知参数:
- 静止系电场 E = (1e6, 0, 0) V/m
- S'系相对运动 v = 0.6c(沿z方向)
代码如下:
function [Ep, Bp] = field_transform(E, beta)
c = 3e8;
g = 1 / sqrt(1 - beta^2);
% E 沿 x,v 沿 z,E 与 v 垂直
Ep = [g * E(1), 0, 0];
v = beta * c;
vE = cross([0, 0, v], E); % v×E = (0, vE_x, 0)
Bp = -g / c^2 * vE;
end
调用示例:
% 已知电场与运动速度,求变换后的电磁场
E = [1e6, 0, 0]; beta = 0.6;
[Ep, Bp] = field_transform(E, beta);
fprintf('E'' = (%.2e, %.2e, %.2e) V/m,B'' = (%.2e, %.2e, %.2e) T', Ep(1), Ep(2), Ep(3), Bp(1), Bp(2), Bp(3));
运行结果:
E' = (1.25e+06, 0.00e+00, 0.00e+00) V/m,B' = (0.00e+00, -2.50e-03, 0.00e+00) T